Fundamentos DA invenção

O Find the Bug! A Unidade STEM Lab oferece a você e aos seus alunos uma maneira de falar e corrigir projetos quando o 123 Robot não faz o que pretendia fazer. Os alunos aprenderão sobre o conceito de um bug em seu código e trabalharão através de um processo de depuração para identificar, encontrar e corrigir o bug em vários projetos. Este processo de depuração dá aos alunos estratégias para resolver problemas por si mesmos à medida que encontram desafios de codificação com o Robô 123. 

O que é um bug? 

Um bug é um erro em um projeto de codificação que faz com que o robô execute comportamentos diferentes do pretendido. Como ocorrem os bugs? Para fazer um robô executar uma ação, é usada uma linguagem de programação ou um conjunto de regras nas quais os símbolos representam ações. Nesta Unidade, as placas Coder e Coder são a linguagem de programação para o Robô 123. Cada placa de Codificador é um comando, que corresponde a um comportamento do robô que é definido pela linguagem de programação. Por exemplo, uma placa de Codificador 'Drive 1' (comando) faz com que o Robô 123 avance 1 etapa (comportamento).

Se essas cartas do Codificador não forem precisas (vire à esquerda em vez de virar à direita, por exemplo), os comportamentos do robô não corresponderão às nossas expectativas. Para alterar os comportamentos do Robô 123, alteramos os comandos, ou cartões Coder, que estão no nosso projeto. À medida que os alunos falam sobre bugs e depuração em toda a Unidade, ajude-os a construir a conexão entre o comportamento do robô e os comandos do cartão Coder que compõem sua linguagem de programação.

Os robôs só fazem exatamente o que lhes dizemos para fazer, por isso o nosso código precisa de ser preciso e exato. O planejamento cuidadoso do projeto pode ajudar a evitar bugs, no entanto, a depuração é uma parte comum da codificação e os bugs são esperados. Os alunos raramente obterão seu projeto totalmente correto na primeira tentativa, portanto, encontrar e corrigir bugs será uma experiência de aprendizado frequente, pois os alunos codificam seus 123 robôs para fazer coisas diferentes. 

Para identificar se existe ou não um bug em um projeto, os alunos devem saber qual é o objetivo do projeto para que possam comparar o comportamento pretendido com o comportamento real do robô quando o projeto for executado. No Find a Bug! Unidade STEM Lab, animações do comportamento pretendido do robô 123 podem ser usadas para ajudar a estabelecer esse objetivo compartilhado com os alunos. Eles podem observar como o robô deve se mover e, em seguida, traçar esse caminho em seu próprio bloco ou falar o caminho em voz alta. Reservar um momento para revisar o objetivo do projeto antes de iniciar o processo de depuração, garantirá que os alunos estejam todos na mesma página sobre o que o robô deve fazer, para que possam identificar facilmente se o comportamento é diferente. 

Como depurar um projeto? 

A depuração é o processo de identificar, encontrar e corrigir um bug em um projeto para fazer com que o Robô 123 se comporte como pretendido. Com uma ideia clara do objetivo do projeto, os alunos podem seguir um processo de três etapas para identificar que há um comportamento inesperado acontecendo, encontrar os cartões Coder no projeto que fazem com que esse comportamento inesperado ocorra e corrigir o código para usar um cartão Coder diferente para fazer o robô se comportar como pretendido. 

Como é isso numa sala de aula? Com seus alunos, primeiro você quer reiterar o objetivo do projeto antes que os alunos executem seu código com o Robô 123 para ter certeza de que eles sabem qual é o comportamento pretendido. 

• Identificar – Para identificar o bug, os alunos devem observar o Robô 123 enquanto o projeto está em execução. Quando eles vêem o robô se mover de uma maneira diferente do que esperavam, eles podem alertar o grupo ou o professor de que há um bug. Os alunos devem então explicar o que deu errado – como "o robô deve virar à esquerda", mas virou à direita; ou "ele precisa dirigir apenas 1 passo, mas dirigiu 2". Certifique-se de que todos os membros do grupo concordam sobre qual é o problema, antes de passarem para a próxima etapa do processo.
  • Se houver vários bugs no projeto, comece com o primeiro que ocorrer. Siga o processo de depuração separadamente para cada bug encontrado.
• Encontrar – Em seguida, os alunos devem olhar para o seu projeto, para descobrir qual cartão Coder está causando o comportamento inesperado. Os alunos podem ler ou usar os ícones nos cartões do Codificador para procurar palavras-chave como "esquerda" ou "direita", ou números como "1" ou "2" para identificar rapidamente o bug no projeto. Eles podem precisar executar o projeto para encontrar o bug – lembre aos alunos que a placa do Codificador que está sendo executada no Robô 123 será destacada com uma luz verde no Codificador. 
  • O botão Step no Coder é uma ferramenta útil para encontrar o bug no projeto, pois permite que os alunos desacelerem a execução do projeto, de modo que o 123 Robot execute cada cartão do Coder um de cada vez, a cada pressionamento do botão Step. Dessa forma, os alunos podem ver mais facilmente qual placa Coder está sendo executada quando o comportamento inesperado ocorre, para que possam encontrar o bug no projeto. No Laboratório 2, os alunos usarão o botão Step como parte do processo de depuração. Para saber mais sobre como passar por um projeto com o codificador, consulte este artigo da Biblioteca STEM.
• Correção – Por fim, os alunos devem corrigir o projeto alterando o cartão do codificador com bug por um que fará com que o comportamento pretendido ocorra. Por exemplo, se o robô precisou virar à direita em vez de à esquerda, o cartão 'Virar à direita' deve substituir o cartão 'Virar à esquerda' do Codificador no projeto. Uma vez que a correção esteja no lugar, os alunos devem executar o projeto novamente e observar o robô e o Codificador para ver se eles corrigiram o bug corretamente. Se necessário, repita o processo de depuração. 

É importante lembrar que os alunos podem não corrigir o bug corretamente na primeira tentativa, e tudo bem. A depuração é um processo de resolução de problemas em que eles se envolverão sempre que codificarem seus robôs, portanto, deve se tornar algo em que os alunos se sintam confortáveis, com crescente independência. 

Para saber mais sobre estratégias e dicas para ensinar depuração, consulte o artigo Insights no VEX Professional Development Plus (PD+). 

Dicas visuais incorporadas no VEX 123 para suportar a depuração

Existem recursos incorporados no VEX 123 para oferecer feedback visual à medida que os alunos constroem e executam seus projetos. Ao usar os botões de Toque, o botão 'Iniciar' acenderá a cor do botão que está sendo pressionado, para mostrar que o comando foi inserido. Ao usar o Codificador, o recurso de destaque pode fornecer feedback valioso sobre como o projeto está sendo executado. Quando um projeto é executado do início ao fim usando o botão 'Iniciar', o destaque ficará verde ao lado da placa do Codificador que está sendo executada pelo Robô 123, conforme mostrado na animação abaixo. Essa sugestão visual adicional pode ajudar os alunos a conectar o comportamento do robô ao comando do cartão Coder na linguagem de programação de maneira concreta.

Ao usar o botão 'Step', como no Laboratório 2, o projeto é executado um cartão Coder de cada vez. O destaque continuará a brilhar em verde ao lado da placa Coder que está sendo executada e, em seguida, brilhará em amarelo ao lado da próxima placa Coder a ser executada no projeto, conforme mostrado na animação abaixo.

A adição do destaque amarelo para indicar qual cartão Coder é o próximo oferece não apenas uma sugestão visual valiosa para os alunos, mas uma oportunidade de previsão e conversa. Ao percorrer um projeto, os alunos podem reservar um momento para prever o comportamento que o Robô 123 fará antes de cada placa Coder ser executada. À medida que observam o comportamento do robô, eles podem comparar o comportamento real com o comportamento esperado e podem se envolver na depuração juntos. Se os alunos tiverem previsões diferentes, isso pode ser um momento de aprendizagem valioso, pois eles falam sobre por que acham que certos comportamentos ocorrerão e como esses comportamentos estão conectados aos cartões Coder no projeto.

Promover uma cultura de sala de aula positiva em torno da depuração

Ter uma cultura de sala de aula mais ampla que enquadre os erros como produtivos, não punitivos, é incrivelmente importante se quisermos que os alunos estejam genuinamente envolvidos nos testes do projeto e no processo de depuração. Se eles estão tentando esconder erros ou têm medo de falar sobre sua lógica com os outros, o processo de depuração será muito mais difícil e menos útil para o aprendizado. Os bugs em um projeto de codificação são uma oportunidade maravilhosa de aprender, de se envolver na resolução de problemas e de trabalhar em colaboração com outras pessoas em direção a um objetivo compartilhado. Raramente os alunos codificam um projeto inteiro corretamente na primeira vez, portanto, a depuração faz parte da natureza iterativa da codificação para qualquer pessoa que esteja aprendendo Ciência da Computação.

Há muitas maneiras de fazer isso, desde celebrar erros com coisas como um “Museu de Bugs” ou “Bug Hall of Fame”^1, onde alunos e professores publicam erros de projeto e suas correções para que todos possam refletir. Os professores recompensaram os alunos por encontrarem percevejos distribuindo brinquedos de plástico cada vez que um percevejo era "anunciado" para a turma, tornando a depuração não apenas necessária, mas divertida! Você pode fazer com que os alunos desenhem ou coloram seus próprios recortes de bugs de papel para usar como um indicador de que eles têm um bug no projeto. Dessa forma, os grupos de alunos podem dar a você uma indicação visual de que estão depurando, sem interromper verbalmente os outros alunos. Não importa como você escolha anunciar um bug, a parte importante é comemorar a descoberta e destacar a resolução persistente de problemas que permitiu que os alunos a corrigissem! 

O processo de depuração no Find the Bug! A Unidade de Laboratório de HASTE pode ser usada com qualquer método de codificação – Touch, Coder ou VEXcode 123. O VEX 123 Printables pode ser uma ferramenta útil para os alunos usarem enquanto depuram seu projeto. Por exemplo, ao codificar com os botões de Toque, pode ser útil que os alunos usem as impressoras coloridas de planeamento de projeto e planeamento de movimento, para que tenham uma representação visual do seu projeto de Toque para rever quando estiverem a tentar encontrar o bug no seu código. Além disso, os botões de toque para impressão podem ser uma ferramenta útil para planejar ou consertar um projeto, pois fornecem um item tangível para manipular à medida que os alunos descobrem como consertar seu projeto. Para saber mais sobre como adaptar esta Unidade para outros métodos de codificação, consulte a página Métodos Alternativos de Codificação na Visão Geral da Unidade.

Quais cartões Coder você precisa? 

Abaixo está uma lista das principais placas de Codificador usadas durante esta Unidade. Outras cartas do Codificador necessárias para completar a Unidade estão listadas após a tabela. Consulte a seção Configuração do Ambiente do Resumo em cada Laboratório para obter informações mais detalhadas sobre como organizar e distribuir cartões Coder para seus alunos.

Cartões de Codificador adicionais das categorias Movimento, Som ou Aparência podem ser usados para oferecer aos alunos oportunidades adicionais de depuração durante os Laboratórios. Para obter uma lista completa dos cartões Coder e seus comportamentos, consulte o artigo do Guia de Referência do Cartão Coder VEX na Biblioteca STEM.

Estratégias para o ensino com o Codificador nesta Unidade

O Codificador oferece uma oportunidade para alunos e professores se envolverem e compartilharem código de forma fácil e tangível durante as atividades de um Laboratório. 

Apoio aos leitores pré ou iniciais — Os cartões codificadores são projetados para apoiar os pré-leitores, ou leitores iniciais, usando ícones para representar as palavras do próprio cartão, para que os alunos possam essencialmente ler as imagens, se ainda não conseguirem ler as palavras. Incentive os alunos a usar essas imagens de ícones para ajudá-los enquanto trabalham para criar e depurar seus projetos. Reforce isso referindo-se às imagens nos cartões de Codificador quando você os nomeia com alunos, como "O cartão Quando iniciar 123 Codificador, aquele com a seta verde, sempre vai primeiro." 

Use o Codificador como se fosse um quadro branco — Uma vez que os cartões do Codificador são carregados no Codificador, os alunos podem segurar seu Codificador para mostrar seu código, assim como eles segurariam um quadro branco com uma solução matemática nele. Durante o Find the Bug! Unidade STEM Lab, esta estratégia pode ser usada como um meio para verificar se os alunos recriaram com precisão o código com bug para cada atividade de depuração. Você pode ver de forma rápida e fácil se as placas de Codificador corretas são usadas, se estão inseridas na ordem apropriada e se certificar de que não estão de cabeça para baixo ou para trás. Você pode usar os números em cada slot para chamar a atenção dos alunos para uma parte específica de seu código, dizendo coisas como "Verifique o slot número 2 para garantir que seu cartão Coder esteja inserido até o fim".

Para saber mais sobre como Usar o Codificador como Ferramenta de Ensino, consulte este artigo na Base de Conhecimento.

Solução de problemas com o codificador

Codificar com as placas Coder e Coder inevitavelmente requer alguma solução de problemas e depuração. Embora esta seja uma parte valiosa do processo de aprendizagem, aqui estão algumas soluções para os problemas mais comuns que você pode encontrar nesta Unidade:

• As cartas do Codificador caem ao mover o Codificador — Ao fazer com que os alunos levantem seus Codificadores com cartas do Codificador, lembre-os de segurá-lo em linha reta e não incliná-lo para o lado. Se inclinado para a direita (ou para o lado aberto do Codificador), as placas do Codificador podem cair. Como a esquerda e a direita nem sempre são confiáveis para jovens estudantes, incentive-os a não inclinar o Codificador em nenhuma direção.

  

   

• Um cartão de Codificador está orientado incorretamente — Lembre os alunos de se certificarem de que seus cartões de Codificador estão inseridos na orientação correta - com as palavras e imagens voltadas para eles e as imagens à direita (ou lado aberto) do Codificador. Se os cartões estiverem de cabeça para baixo ou para trás, peça aos alunos que os retirem e os reinseram na direção correta.

  

   

• Um slot para cartão Coder exibe uma luz vermelha durante a execução — Se uma luz indicadora vermelha aparecer ao lado de um cartão Coder, o cartão Coder pode não ser inserido completamente no slot. Lembre os alunos de empurrar os cartões do Codificador até o fim ou de retirá-los e reinseri-los se isso ocorrer. Assista à animação abaixo para ver um exemplo disso.

  Ficheiro de vídeo

Para obter mais informações sobre como usar o Codificador, consulte o artigo Usando a Base de Conhecimento do Codificador VEX 123.